生物实验设计专题复习

1、生物实验生物实验 -专题复习专题复习实验设计实验设计生物实验生物实验1 1、考纲要求、考纲要求2 2、考查形式、考查形式：（：（1 1）找出实验）找出实验设计中的错误并改正（设计中的错误并改正（2 2）分析）分析实验结果并得出结论（实验结果并得出结论（3 3）补充）补充和完善某一实验（和完善某一实验（4 4）提出假设）提出假设预测的结果（预测的结果（5 5）设计实验方案）设计实验方案课本实课本实验题验题拓展拓展（ 课 外 ）（ 课 外 ）实验题实验题实验题实验题指以指以实验形式实验形式出现的试题。出现的试题。内容识记题型内容识记题型原理分析题型原理分析题型操作经验题型操作经验题型实验分析题型实

2、验分析题型实验设计题型实验设计题型实验改进改错题实验改进改错题生物实验生物实验 -专题复习专题复习实验设计实验设计实验设计实验设计概述概述实验设计的命题趋向实验设计的命题趋向 实验设计需解决哪些问题实验设计需解决哪些问题?实验设计的基本原则实验设计的基本原则 实验设计的基本内容实验设计的基本内容 实验设计的解题思路（步实验设计的解题思路（步骤）、模式骤）、模式 一、实验设计的基本原则一、实验设计的基本原则 单一变量原则单一变量原则 对照原则对照原则科学性原则科学性原则平行重复原则平行重复原则 指实验目的要明确，指实验目的要明确，实验原实验原理理要正确，要正确，实验材料实验材料和和实验方实验方法

3、法的选择要恰当，的选择要恰当，结果处理结果处理要要科学。整个设计思路和实验方科学。整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理。本知识和基本原理。1 1科学性原则科学性原则2 2、单一变量原则、单一变量原则 （1 1）变量：或称因子，是指）变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的特定实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，因素或条件。按性质不同，通常可分为两类：通常可分为两类： 实验变量与反应变量实验变量与反应变量 无关变量与额外变量无关变量与额外变量 实验变量与反应变量实验变量与反应变量 实验变量实验变量：也称为自变量，指：也称为自变量，指

4、实验中由实验者所操纵的因素或实验中由实验者所操纵的因素或条件。条件。 反应变量反应变量：亦称因变量，指：亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变实验中由于实验变量而引起的变化和结果。化和结果。 通常，实验变量是原因，反应变通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因验的目的在于获得和解释这种前因后果。后果。 例如：例如：在在“温度对酶活性的影温度对酶活性的影响响”的实验中，所给定的的实验中，所给定的低温低温（冰块）、（冰块）、适温适温（3737）、）、高温高温（沸水浴）就是（沸水浴）就是实验变量实验变量。而由于低温、适

5、温、高温条件而由于低温、适温、高温条件变化，变化，唾液淀粉酶水解淀粉的唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果反应结果也随之变化，这就是也随之变化，这就是反应变量反应变量，该实验即在于获得，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因与酶的活性（反应变量）的因果关系。果关系。无关变量与额外变量无关变量与额外变量无关变量无关变量：也称控制变量，：也称控制变量，指实验中除实验变量以外的指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素影响实验现象或结果的因素或条件。或条件。额外变量额外变量：也称干扰变量，：也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引指实验中由于无关变

6、量所引起的变化和结果。显然，额起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量有干扰外变量会对反应变量有干扰作用。作用。例如：上述实验中除实验变量例如：上述实验中除实验变量（低温、适温、高温）以外，（低温、适温、高温）以外，试管洁净程度、唾液新鲜程试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，温度处度，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于理的时间长短等等，都属于无关变量无关变量，要求对低温、适，要求对低温、适温、高温温、高温3 3组实验是等同、均组实验是等同、均衡、稳定的。衡、稳定的。 如果无关变

7、量中的任何如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，一个或几个因素或条件，对对3 3个实验组的给定不等个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误变量，出现干扰，造成误差。差。实验的关键之一实验的关键之一在于在于控制无关变量或减少额外控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。变量，以减少误差。（2 2）单一变量原则）单一变量原则 在实验设计中在实验设计中仅仅改变实验仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子中的某一项变量，其它因子不变不变，在此条件下，观察、，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实研究该变量对实验材

8、料和实验结果的影响。验结果的影响。除了整个实除了整个实验过程中欲处理的实验因素验过程中欲处理的实验因素外，外，其他实验条件要做到前其他实验条件要做到前后一致。后一致。实验变量实验变量无关变量无关变量反应变量反应变量施加干扰施加干扰随机分组随机分组设置对照设置对照条件适宜条件适宜重复实验重复实验观察现象观察现象测量数值测量数值操纵操纵控制控制捕获捕获变量的控制变量的控制 即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。 即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、即试管

9、、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等要完全一样。型号、洁净度等要完全一样。即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题体积上等量的问题 保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但还是要作同样的处理。意义的，但还是要作同样的处理。 等量性原则等量性原则所有用所有用生物材料生物材料要相同要相同 即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生

10、理状况等方面特点要尽量相同或至少来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。大致相同。所用所用实验器具实验器具要相同要相同 即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。型号要完全一样。所用所用实验试剂实验试剂要相同要相同 即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。注意体积上等量的问题。所用所用处理方法处理方法要相同要相同 如：保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡如：保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。都要一致。如何设置对照如何设置对照-等量原则等量原则3 3对照原则对照原则 实验

11、对照原则是设计实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，通过设置实验对照对比，即可即可排除无关变量排除无关变量的影的影响，又可响，又可增加增加实验结果实验结果的的可信度和说服力可信度和说服力。 通常，一个实验总分通常，一个实验总分为实验组和对照组。为实验组和对照组。 实验组实验组，是接受实验，是接受实验变量处理的对象组。变量处理的对象组。 对照组对照组，对实验假设，对实验假设而言，是不接受实验变而言，是不接受实验变量处理的对象组。量处理的对象组。 从理论上说，由于实验从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了

12、影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。样的实验结果是可信的。 对照的种类对照的种类空白对照空白对照条件对照条件对照自身对照自身对照相互对照相互对照 按对照的内容和形式上的不按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：同，通常有以下对照类型：空白对照空白对照：不给对照组任何处理因素不给对照组任何处理因素实验组实验组对照组对照组甲状腺制甲状腺制 剂饲喂剂饲喂对照性原则对照性原则（自身对照自身对照）对照组和实验组都在同一研究对象上进行对照组和实验组都在同一研究

13、对象上进行质壁分质壁分离和离和复原实复原实验验对照性原则对照性原则（相互对照相互对照）不单设对照组，而是几个实验组相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究对对照性照性原则原则（条件对照条件对照） 给对照组部分实验因素，保证除了要给对照组部分实验因素，保证除了要 研究的变量不同外其他条件完全相同研究的变量不同外其他条件完全相同燕燕麦麦实实验验法法对对照性照性原则原则小结小结对对照性照性原则原则 在实验设计中，为了避免在实验设计中，为了避免实验结果的偶然性，必须对所实验结果的偶然性，必须对所做实验在同样条件下进行足够做实验

14、在同样条件下进行足够次数的重复，不能只进行次数的重复，不能只进行1-21-2次便得出结论，次便得出结论，重复、对照、重复、对照、随机随机是保证实验结果准确的三是保证实验结果准确的三大原则。大原则。 4 4平行重复原则平行重复原则 二、实验设计的基本内容二、实验设计的基本内容 实验名称：是关于一个什么内容的实验。实验名称：是关于一个什么内容的实验。实验目的：要探究或者验证的某一事实。实验目的：要探究或者验证的某一事实。实验原理：进行实验依据的科学道理。实验原理：进行实验依据的科学道理。实验对象：进行实验的主要对象。实验对象：进行实验的主要对象。实验条件：完成该实验必需的仪器、设备、药品条件。实验

15、条件：完成该实验必需的仪器、设备、药品条件。实验方法与步骤：实验采用的方法及必需操作程序。实验方法与步骤：实验采用的方法及必需操作程序。实验测量与记录：对实验过程及结果应有科学的测量实验测量与记录：对实验过程及结果应有科学的测量手手 段与准确的记录。段与准确的记录。实验结果预测及分析：实验结果预测及分析： 能够预测可能出现的实验结果能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。并分析导致的原因。实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。学的结论。三、实验设计的基本方法三、实验设计的基本方法 1 1、明确题目要求：、明确题目要求： 解题首

16、先要明确题意，只有明解题首先要明确题意，只有明确题意才能方向明确，少走弯路。确题意才能方向明确，少走弯路。看清题意是设计实验方案、步骤看清题意是设计实验方案、步骤和分析实验结果的关键。和分析实验结果的关键。22、明确实验目的和实验原理：、明确实验目的和实验原理： 明确实验到底要解决什么问题，明确实验到底要解决什么问题，要用到生物学上什么原理。它是要用到生物学上什么原理。它是实验科学性的保证。实验科学性的保证。3.3.确定实验思路确定实验思路： 就是根据原理对实验作出假设，就是根据原理对实验作出假设，并对可能产生的现象作出预期，并充并对可能产生的现象作出预期，并充分利用实验材料设计实验思路。实验

17、分利用实验材料设计实验思路。实验大致可分为观察实验、验证实验、定大致可分为观察实验、验证实验、定性（量）分析实验、模拟实验、探究性（量）分析实验、模拟实验、探究性实验等。根据题目要求我们可以把性实验等。根据题目要求我们可以把实验归类，根据不同的实验可以选用实验归类，根据不同的实验可以选用不同的方法，要不要控制变量，要不不同的方法，要不要控制变量，要不要设置对照等。要设置对照等。 第一：找出其中的第一：找出其中的实验变量实验变量和和反应反应变量变量，确定实验的类型和组数。，确定实验的类型和组数。第二，充分利用所给器材和试剂，构第二，充分利用所给器材和试剂，构思实验变量的控制方法和实验结果的思实验

18、变量的控制方法和实验结果的捕获方法。捕获方法。 第三，最后再选择适宜的实验材料第三，最后再选择适宜的实验材料( (实实验对象验对象) )，在注意实验步骤关联性的前，在注意实验步骤关联性的前提下表述实验步骤，并从不同的角度提下表述实验步骤，并从不同的角度分析实验结果，得出相应的结论。分析实验结果，得出相应的结论。实验设计的解题思路实验设计的解题思路 4 4、设计实验步骤：、设计实验步骤：根据上述实验目的、原理和思路，根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作设计出合理的实验装置和实验操作步骤。步骤。要思考要思考题目中所给出的实验题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用，怎样材

19、料和试剂分别起什么作用，怎样运用，运用，要注意：要注意：一是一是题目中给出的题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；实验试剂和材料一般应充分利用；二是二是除非题目条件允许，否则不能除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料自己随意增加实验试剂和材料。取材、分组、编号取材、分组、编号 ： 将所用的将所用的材料、仪器等根据实验需要平均分材料、仪器等根据实验需要平均分组并标号。组并标号。 处理：处理： 主要考虑实验组和对照主要考虑实验组和对照组要有不同的处理方法，但组要有不同的处理方法，但必需必需遵循遵循单一变量原则。单一变量原则。培养（或饲养）、观察（或检测）培养（或饲养）、观察（或检

20、测）和记录、统计、比较等和记录、统计、比较等：如果实验：如果实验现象是隐蔽的，必须找出现象是隐蔽的，必须找出具体具体的检的检测方法，以显现实验结果，便于观测方法，以显现实验结果，便于观察。察。实验步骤实验步骤 “ “三步曲三步曲” ” 5 5、记录实验现象和数据：、记录实验现象和数据： 在实验中将观察到的现象如实、在实验中将观察到的现象如实、准确地记录下来。除了用文字进行记准确地记录下来。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。录外，还可以用数据或符号进行记录。66、分析得出结论：、分析得出结论： 根据实验观察的现象和记录的数根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理

21、等据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等表示再来。文字、图表、绘图等表示再来。 四实验设计题的应对方法：四实验设计题的应对方法：1 .1 .认真读题审题：认真读题审题： 审题的过程正是审题的过程正是找出找出实验原实验原理的过程理的过程（例如：通过饲喂甲状腺激素例如：通过饲喂甲状腺激素方法，观察蝌蚪的发育情况来推测甲状腺激方法，观察蝌蚪的发育情况来推测甲状腺激素是否有效。如果是探究胰岛素的生理作用，素是否有效。如果是探究胰岛素的生理作用，可能就不能运用饲喂的方法去实验），可能就不能运用饲喂的方法去实验），搞搞清清是验证性

22、实验还是探究性实是验证性实验还是探究性实验。验。 验证性实验和探究性实验验证性实验和探究性实验的区别与做法：的区别与做法：（1）验证性实验：）验证性实验： 需要你验证的问题已经需要你验证的问题已经是定论（即结论已知）。只是定论（即结论已知）。只是让你设计实验验证已知的是让你设计实验验证已知的结论。结论。 预期结果预期结果: : 注意注意: :此类题的关键是如何设计此类题的关键是如何设计实验得出支持已知结论（能证明结实验得出支持已知结论（能证明结论）的实验结果。论）的实验结果。 得出结论：得出结论： 结果是唯一的，而且结果一般结果是唯一的，而且结果一般（一定）支持已知结论。（一定）支持已知结论。

23、 就是试题中给出的那个让你验就是试题中给出的那个让你验证的问题。证的问题。（2）探究性实验）探究性实验 需要你探究的需要你探究的问题还没形成定论（即结论未知）。这问题还没形成定论（即结论未知）。这种题是先提出假设，再设计实验验证假种题是先提出假设，再设计实验验证假设是否成立设是否成立, ,然后得出结论。然后得出结论。 探究性实验的过程：探究性实验的过程：提出提出假设假设设计实验设计实验验证假设验证假设得出得出结论结论观察观察事物事物 预期结果：预期结果： 结果需要讨论（即结果可结果需要讨论（即结果可能有多种）。支持假设的结果能有多种）。支持假设的结果和不支持假设的结果和不支持假设的结果 都应给

24、都应给出。出。 得出结论：得出结论： 支持假设和不支持假设的支持假设和不支持假设的结果的相应结论都应给出。结果的相应结论都应给出。 例例1.1.高温可使唾液淀高温可使唾液淀粉酶失活，那么，高粉酶失活，那么，高温温能否能否影响甲状腺激影响甲状腺激素的活性呢？某研究素的活性呢？某研究性学习小组希望用蝌性学习小组希望用蝌蚪和一些必要的实验蚪和一些必要的实验器材来器材来研究研究这个问题。这个问题。请帮助完成该小组的请帮助完成该小组的实验设计方案，并对实验设计方案，并对实验结果作出预测和实验结果作出预测和分析。分析。 例例2.2.高温可使唾液淀高温可使唾液淀粉酶失活，粉酶失活，假设假设高温高温能使甲状腺

25、激素失活，能使甲状腺激素失活，某研究性学习小组希某研究性学习小组希望用蝌蚪和一些必要望用蝌蚪和一些必要的实验器材来的实验器材来验证验证这这个假设。请帮助完成个假设。请帮助完成该小组的实验设计方该小组的实验设计方案，并对实验结果作案，并对实验结果作出预测和分析。出预测和分析。 实验目的：实验目的： 探究探究高温对甲状高温对甲状腺激素活性的影响腺激素活性的影响 实验原理：实验原理： 实验过程：实验过程： （1 1） （2 2） （3 3） 实验目的实验目的： 验证验证高温使甲状腺高温使甲状腺激素失活的假设激素失活的假设 实验原理：实验原理： 实验过程：实验过程： （1 1） （2 2） （3 3）

26、实验现象实验现象 未知，可以不描未知，可以不描述述（没有出现对实验结（没有出现对实验结果的描述）果的描述） 实验现象实验现象已知，应准确描述已知，应准确描述 实验结果预测：实验结果预测：若若则则若若则则若若则则（根据假设，对可能（根据假设，对可能的实验结果和结论的实验结果和结论进行分类讨论）进行分类讨论）实验结果分析：实验结果分析：与实验假设一致与实验假设一致（结果与假设相同，结果与假设相同，则假设成立。则假设成立。结果与假设不相同结果与假设不相同则假设不成立。）则假设不成立。）探究性实验探究性实验验证性实验验证性实验实验目的实验目的实验假设实验假设实验原理实验原理实验现象实验现象实验结果实验

27、结果预期及结预期及结论论探索未知的属性探索未知的属性验证已知的属性验证已知的属性一般采用一般采用“如果如果A A则则B”B”的形式的形式结论是已知的，结论是已知的，不存在假设不存在假设同验证同验证同探究同探究未知、可以不描述未知、可以不描述已知、应准确描述已知、应准确描述对应假设、分类对应假设、分类讨论讨论无预期，对应实验无预期，对应实验目的做出肯定结论目的做出肯定结论2 2、遵循实验设计的基本原则、遵循实验设计的基本原则3 3、准确运用实验材料支持实验、准确运用实验材料支持实验4 4、答题时讲究用词，力求准确，、答题时讲究用词，力求准确，精辟。注意用精辟。注意用“相同相同”、“等等量量”、“

28、同时同时”等词体现单因等词体现单因子变量。子变量。实验设计注意事项：实验设计注意事项：（1 1）应注意实验组别的编号应注意实验组别的编号 实验中涉及到两组或两组以实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用上，所用器材需用1 1、2 2、3 3或或A A、B B、C C或甲、乙、丙等加以编号便或甲、乙、丙等加以编号便于区分。于区分。（2 2）应注意分步描述实验步骤应注意分步描述实验步骤如：如：“第一步第一步；第二步；第二步 ；（3 3）对在量上难以准确描述的，应对在量上难以准确描述的，应尽可能用尽可能用“定性定性”的语言表达的语言表达： 如：如：“一段时间一段时间”、“适宜温适宜温度度”、“适量的

29、适量的”、 “ “一定量的一定量的”、“用相同型号的用相同型号的”、“选取选取 生长状生长状况相同的况相同的”、“大小数量相同大小数量相同的的”、“等体积的等体积的”、“置于相同置于相同且适宜条件下且适宜条件下”、“加入等量的加入等量的”等。等。w 看有无对照实验（若有，看对照是看有无对照实验（若有，看对照是否合理）否合理）w 看实验是否遵循了单一变量原则看实验是否遵循了单一变量原则w 看实验步骤的顺序是否合理，步骤看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整是否完整w 看实验仪器、药剂的使用是否合理看实验仪器、药剂的使用是否合理w 看实验结果的验证是否合理看实验结果的验证是否合理（4 4）判断实验

30、设计过程正确与否）判断实验设计过程正确与否五五 、常见实验设计四种题型：、常见实验设计四种题型：1 1、实验评价、实验评价判断实验设计过判断实验设计过程正确与否程正确与否2 2、补充实验步骤，分析实验结果、补充实验步骤，分析实验结果3 3、实验过程细节分析、实验过程细节分析4 4、完整设计实验（要求掌握实验、完整设计实验（要求掌握实验设计的基本过程设计的基本过程例、证明例、证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”，某同学制订了下列实验方案：某同学制订了下列实验方案： 实验方法和步骤：实验方法和步骤：取取1 1支试管，注入支试管，注入2ml2ml浆糊。浆糊。用凉开水漱口后，用

31、小烧杯收集唾液。用凉开水漱口后，用小烧杯收集唾液。向试管内加入向试管内加入2ml2ml唾液。唾液。往试管中滴加往试管中滴加2 2滴碘液。滴碘液。将试管振荡后放十分钟。将试管振荡后放十分钟。取出试管，观察溶液颜色的变化。取出试管，观察溶液颜色的变化。结论：唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽结论：唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。该实验的方法和步骤以及结论有没有错误？糖。该实验的方法和步骤以及结论有没有错误？如果有，请指出并改正如果有，请指出并改正1 1支支结论：结论：【参考答案】【参考答案】有三处错误：有三处错误：w(1)(1)未设立对照实验，步骤未设立对照实验，步骤还应取还应取1 1支试管

32、，支试管，往这支试管中加入往这支试管中加入2ml2ml清水清水 ；w(2)(2)步骤顺序颠倒，步骤步骤顺序颠倒，步骤应与步骤应与步骤对调；对调；w(3)(3)实验结论错误，本实验只能证明实验结论错误，本实验只能证明淀粉被水解，而不能证明水解产物淀粉被水解，而不能证明水解产物是什么是什么。w1 1、根据颜色来确定某种物质的存在或结构：、根据颜色来确定某种物质的存在或结构：w 淀粉淀粉+I+I2 2( (蓝色蓝色) )；w 还原性糖还原性糖+ +斐林试剂斐林试剂( (砖红色砖红色) )；w 脂肪脂肪+ +苏丹苏丹(橘黄橘黄) )或或+ +苏丹苏丹(红色红色) )； w 蛋白质蛋白质+ +双缩脲试剂双缩脲试剂( (紫色紫色) )；w DNA